JP7291733B2 - Systems for controlling switches, switching arms and electrical installations - Google Patents
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Description
本発明は、スイッチ、スイッチングアーム、及び電気設備を制御するためのシステムに関する。 The present invention relates to a system for controlling switches, switching arms and electrical installations.
回転電気機器に接続されるように意図された電圧コンバータのスイッチを制御するためのシステムを使用することは既知の技術である。このタイプのシステムは、
- 出力コマンド信号をスイッチに供給するように設計されたドライバであって、ドライバは、受信されたコマンドから出力コマンド信号を供給するようにも設計され、ドライバは、いわゆる全体抑制コマンドを受信するように意図された第1の入力を備え、ドライバは、全体抑制コマンドが第1の入力で受信される限り、出力コマンド信号が、受信されたコマンドとは無関係にスイッチを開いたままにするように設計されている、ドライバと、
- 第1の電圧の測定値を供給するように設計された第1のセンサと、
- 第1の電圧の測定値を監視するための第1の監視デバイスであって、第1の電圧の測定値が所定の閾値を下回った場合、ドライバの第1の入力に全体抑制コマンドを供給するように設計された第1の監視デバイスと、
を備える。
It is known in the art to use systems for controlling the switches of voltage converters intended to be connected to rotating electrical machines. This type of system is
- a driver designed to supply an output command signal to a switch, the driver also designed to supply an output command signal from a received command, the driver designed to receive a so-called global suppression command; and the driver is configured such that the output command signal causes the switch to remain open regardless of the command received as long as a global inhibit command is received at the first input. A driver designed to
- a first sensor designed to provide a measurement of a first voltage;
- a first monitoring device for monitoring a first voltage measurement, providing a global inhibit command to a first input of the driver if the first voltage measurement falls below a predetermined threshold; a first monitoring device designed to
Prepare.
この既知の制御システムでは、監視される第1の電圧は一般にドライバに電力を供給するために使用される。したがって、この第1の電圧が低すぎるという事実は、制御システムにとって重大な故障である。このため、第1の監視デバイスは、スイッチを常時開いたままにするように意図された全体抑制コマンドを供給する。 In this known control system, the monitored first voltage is generally used to power the driver. The fact that this first voltage is too low is therefore a serious failure for the control system. Thus, the first monitoring device supplies a global suppression command intended to keep the switch open all the time.
本発明の目的は、少なくとも1つの他の電圧の監視を可能にすることである。 It is an object of the invention to allow monitoring of at least one other voltage.
この目的のために、ドライバは、いわゆる部分抑制コマンドを受信するように意図された第2の入力も備え、ドライバは、部分抑制コマンドが第2の入力で受信される限り、受信されたコマンドとは無関係に、回転電気機器がオルタネータモードで動作することができるように出力コマンド信号を確立するように設計される。
上述のタイプの制御システムが提案され、
- 第1の電圧とは異なる第2の電圧の測定値を供給するように設計された第2のセンサと、
- 第2の電圧の測定値を監視するための第2の監視デバイスであって、第2の電圧の測定値が所定の閾値を下回った場合、部分抑制コマンドをドライバの第2の入力に供給するように設計された第2の監視デバイスと、
も備える。
For this purpose, the driver also comprises a second input intended to receive a so-called partial suppression command, and the driver will receive the received command as long as a partial suppression command is received at the second input. is independently designed to establish an output command signal so that the rotating electrical machine can operate in alternator mode.
A control system of the type described above is proposed,
- a second sensor designed to provide a measurement of a second voltage different from the first voltage;
- a second monitoring device for monitoring the second voltage measurement, providing a partial suppression command to the second input of the driver if the second voltage measurement falls below a predetermined threshold; a second monitoring device designed to
Also prepare.
本発明により、第2の電圧も監視することができる。しかしながら、この第2の電圧の不足電圧は一般に第1の電圧の不足電圧よりも重大ではないので、本発明によりオルタネータモードを維持することができる。 A second voltage can also be monitored by the present invention. However, since the undervoltage of this second voltage is generally less severe than the undervoltage of the first voltage, the present invention allows the alternator mode to be maintained.
選択的に、制御システムは、コマンドを供給するように設計されたコマンド確立デバイスを実現するマイクロコントローラをさらに備え、マイクロコントローラは、第1の監視デバイスを実現する。 Optionally, the control system further comprises a microcontroller implementing a command establishment device designed to supply commands, the microcontroller implementing the first monitoring device.
同じく選択的に、ドライバは、マイクロコントローラから受信されたコマンドから入力コマンド信号を確立するように設計されたコマンド管理デバイスと、入力コマンド信号を増幅して出力コマンド信号をスイッチに供給するように設計された増幅器とを備え、増幅器は、電源電圧を受信するように意図された2つの正及び負の電源端子を有し、ドライバは、増幅器を抑制するための抑制デバイスも備えおり、抑制デバイスは、入力コマンド信号にかかわらず、出力コマンド信号がスイッチを開いたままにするように、全体抑制コマンドの受信時に、電源電圧を下げるように設計される。 Also optionally, the driver is a command management device designed to establish an input command signal from commands received from the microcontroller and designed to amplify the input command signal and provide an output command signal to the switch. an amplifier, the amplifier having two positive and negative supply terminals intended to receive the supply voltage, the driver also comprising a suppression device for suppressing the amplifier, the suppression device comprising , is designed to reduce the supply voltage upon receipt of a global suppression command so that the output command signal will keep the switch open regardless of the input command signal.
同じく選択的に、抑制デバイスは、全体抑制コマンドの受信時に、増幅器の電源端子を短絡するように設計される。 Also optionally, the suppression device is designed to short-circuit the power supply terminals of the amplifier upon receipt of a global suppression command.
同じく選択的に、抑制デバイスは、正の電源端子に接続された電流入力端子と、負の電源端子に接続された電流出力端子と、コマンド端子とを有する制御可能な短絡スイッチを備え、全体抑制コマンドは、コマンド端子と電流出力端子との間の電圧の形態である。 Also optionally, the suppression device comprises a controllable shorting switch having a current input terminal connected to the positive power supply terminal, a current output terminal connected to the negative power supply terminal, and a command terminal for global suppression. A command is in the form of a voltage between a command terminal and a current output terminal.
同じく選択的に、
- モード要求を受信するように設計されたマイクロコントローラも備えた制御システムであって、
・コマンドを供給し、モード要求をマイクロコントローラの出力ピンに転送するように設計されたコマンド確立デバイスと、
・不注意起動検出デバイスと、
を実現し、
ドライバは、送信されたモード要求を受信するために出力ピンに接続され、出力ピンは、送信されたモード要求を受信するためにマイクロコントローラの入力ピンに接続され、不注意起動検出デバイスは、入力ピンで受信された送信されたモード要求がモータモードを示すときを検出し、一方、マイクロコントローラによって受信されたモード要求がオルタネータモードを示すときを検出し、この場合、部分又は全体抑制コマンドをドライバに送信するように設計される。
also selectively
- a control system also comprising a microcontroller designed to receive mode requests,
a command establishment device designed to supply commands and forward mode requests to the microcontroller's output pins;
- an inadvertent activation detection device;
and
The driver is connected to the output pin to receive the transmitted mode request, the output pin is connected to the microcontroller's input pin to receive the transmitted mode request, and the inadvertent activation detection device is connected to the input Detect when the mode request sent at the pin indicates motor mode, while detecting when the mode request received by the microcontroller indicates alternator mode, in which case a partial or full inhibit command is issued to the driver. designed to be sent to
同じく提案されるのは電圧コンバータのスイッチングアームシステムであって、
- ハイサイドスイッチと、
- ローサイドスイッチと、
- 本発明による、ハイサイドスイッチ及びローサイドスイッチのうちの1つを制御するためのシステムと、
を備えており、
ハイサイドスイッチ及びローサイドスイッチは、回転電気機器の相に接続されるように意図された中間点で互いに接続される。
Also proposed is a switching arm system of a voltage converter,
- a high side switch;
- a low side switch;
- a system for controlling one of the high-side switch and the low-side switch according to the invention;
and
A high-side switch and a low-side switch are connected together at an intermediate point intended to be connected to a phase of the rotating electrical machine.
選択的に、スイッチングアームシステムは、本発明による、ハイサイドスイッチ及びローサイドスイッチのうちの他方を制御するためのシステムをさらに備える。 Optionally, the switching arm system further comprises a system for controlling the other of the high side switch and the low side switch according to the invention.
同じく提案されるのは電気設備であって、
- 本発明による制御システムと、
- 第1の電圧を供給するように設計された第1の直流電圧源と、
- 第2の直流電圧源と、
- 第2の直流電圧源に接続され、第2の電圧を電気部品に供給するように設計されたバッテリヒューズ端子と、
を備える電気設備。
Also proposed is an electrical installation,
- a control system according to the invention;
- a first DC voltage source designed to supply a first voltage;
- a second DC voltage source;
- a battery fuse terminal connected to a second DC voltage source and designed to supply the second voltage to electrical components;
electrical installation.
選択的に、電気設備は、
- 第1の直流電圧源に接続されたスタータと、
- 第1及び第2の直流電圧源を互いに接続するように設計された制御可能なスイッチと、
を備える。
Optionally, the electrical equipment
- a starter connected to a first DC voltage source;
- a controllable switch designed to connect the first and the second DC voltage source to each other;
Prepare.
次に、本発明による電気システム100を、図1を参照して説明する。電気システム100は、例えば自動車において実現されるように意図されている。
An
電気システム100は、まず第1に、正端子及び負端子を備える直流電圧源102を備え、負端子は、一般に、自動車のシャーシなどの、図において(「接地」を表す)GND1と示される電気接地に接続される。直流電圧源102は、これらの端子間に、例えば約12Vの値を有する直流入力電圧Eを供給するように設計される。
The
電気システム100はまた、ステータ相U、V、Wを備える回転電気機器104を備え、ステータ相U、V、Wのそれぞれの第1の端部は、説明例において、同じ中性点Nに接続される。説明例において、回転電気機器104は、自動車の熱機関(図示せず)に結合されるオルタネータスタータの一部を形成する。したがって、回転電気機器104は、熱機関を補助するモータモードと、熱機関によって生成された機械エネルギーの一部を電気エネルギーに変換して直流電圧源102を再充電するオルタネータモードとで交互に動作するように設計される。
The
電気システム100はまた、一方の側で直流電圧源102の端子に接続され、他方の側で回転電気機器104に接続された電圧コンバータ106を備える。
The
電圧コンバータ106は、ステータ相U、V、Wにそれぞれ関連付けられたスイッチングアームを備える。各スイッチングアームは、直流電圧源102の正端子に接続されたハイサイドスイッチと、直流電圧源102の負端子に接続されたローサイドスイッチとを備える。 ハイサイドスイッチ及びローサイドスイッチはまた、関連するステータ相U、V、Wに接続された中間点で互いに接続される。各スイッチングアームは、2つの構成の間で切り替えて制御されるように意図される。ハイ構成と呼ばれる第1の構成では、ハイサイドスイッチが閉じられ、ローサイドスイッチが開かれ、その結果、入力電圧Eが関連するステータ相U、V、Wの第2の端部に印加される。ロー構成と呼ばれる第2の構成では、ハイサイドスイッチが開かれ、ローサイドスイッチは閉じられ、その結果、0電圧が関連するステータ相U、V、Wの第2の端部に印加される。
The
回転電気機器104がモータモードで動作することが要求される場合に回転電気機器104に電気エネルギーを供給し、回転電気機器104がオルタネータモードで動作することが要求される場合に電気エネルギーを直流電圧源102に供給するように、電圧コンバータ106は、各アームをこれら2つの構成の間で切り替えて制御されるように意図される。
The electrical energy is supplied to the rotating
したがって、電気システム100は、電圧コンバータ106を制御するための制御システム108も備え、これについては以下で詳細に説明する。
The
図2を参照すると、電気システム100はまた、電子制御ユニット202(又はECU) 及びデータバス204を備え、説明例において、CAN(「コントローラエリアネットワーク」)データバスは、電子制御ユニット202と制御システム108とを相互接続する。
Referring to FIG. 2, the
電気システム100はまた、図においてGND2で示され、一般に自動車のシャーシに接続される電気接地に対して直流電圧VBAT1を供給するように設計された直流電圧源206を備える。説明例において、直流電圧源206は、リチウムイオン電池を備え、電圧VBAT1の値は、例えば、約12Vである。電圧Eを供給する電圧源102は、例えば電圧源206を用い、その結果、電圧VBAT1から電圧Eが取り出される。
The
電気システム100はまた、オルタネータスタータが熱機関の始動を補助することができない場合、例えば、熱機関の温度が低すぎるときに、自動車の熱機関の始動を補助するように設計されたスタータ208を備える。
The
電気システム100はまた、電気接地GND2に対して直流電圧VBAT2を供給するように設計された直流電圧源210を備える。説明例において、直流電圧源210は、鉛酸蓄電池を備え、電圧VBAT2の値は、例えば、約12Vである。
電気システム100はまた制御可能なスイッチ212を備え、それが閉じられているときに、2つの直流電圧源206、210を互いに接続するように意図されており、これにより、2つの直流電圧源が協働して、スタータ208が動作するときに十分な電流を供給する。
The
電気システム100はまた、電圧VBAT2に実質的に等しく、したがって説明例においては約12Vの値を有する電圧VBFTを供給するために、直流電圧源210に接続されたバッテリヒューズ端子214(又はBFT)を備える
The
電気システム100はまた、電圧VBFTを受信し、その結果として電気的に電力供給されるためにバッテリヒューズ端子214に接続された電気部品216を備える。
The
バッテリヒューズ端子214は、少なくとも1つのヒューズ(図示せず)を備え、このヒューズは、このヒューズを通過する電流が大きくなりすぎたとき、例えば電気部品216のうちの1つが短絡した場合に、直流電圧源210との接続を切断するように意図されている。
The
電気システム100はまた、電圧VBFTの測定値VBFT_CANをデータバス204に供給するように設計された電圧センサ218を備える。
次に、図1の電圧コンバータ106のスイッチングアームの制御のための制御システム108をより詳細に説明する。参照符号220で示されるこのスイッチングアームは、図1を参照して上述したように、参照符号222で示されるハイサイドスイッチと、参照符号224で示されるローサイドスイッチとを備える。ハイサイドスイッチ222は、直流電圧源102の正端子に接続された電流入力端子と、スイッチングアーム220の中間点に接続された電流出力端子と、コマンド端子とを有する。ローサイドスイッチ224は、中間点に接続された電流入力端子と、電気接地GND1に接続された電流出力端子と、コマンド端子とを有する。
制御システム108は、まず第1に、電圧VBFTを受信するためにバッテリヒューズ端子214に接続された入力226を備える。
制御システム108はまた、入力226に接続され、電圧VBFTの2つの測定値VBFT_1、VBFT_2をそれぞれ供給するように設計された2つのセンサ228、230を備える。
制御システム108はまた、電圧VBAT1を受信するために直流電圧源206に接続された入力232を備える。
制御システム108はまた、入力232に接続され、電圧VBAT1の2つの測定値VBAT1_1、VBAT1_2をそれぞれ供給するように設計された2つのセンサ234、236を備える。
制御システム108はまた、マイクロコントローラ242と、次に説明するドライバ260とを備える。例えば、電圧コンバータ106の各スイッチングアームのためのドライバ(ドライバ260と同様)と、全てのドライバに対して単一のマイクロコントローラ242が備わっている。
The
それ自体知られているように、マイクロコントローラ242は、処理ユニット及びメインメモリ(図示せず)が備えられているコンピューティングデバイスである。1つ又は複数のコンピュータプログラムがメインメモリに記憶され、次に説明するデバイスを実現するために処理ユニットによって実行されるように意図される。
As known per se,
したがって、マイクロコントローラ242は、まず第1に、コマンド確立デバイス244を実現する
Therefore, the
コマンド確立デバイス244は、まず第1に、データバス204から、電圧コンバータ106が制御されなければならないモード(オルタネータモードあるいはモータモード)を示す、図においてMRで示されるモード要求を受信するように設計される。したがって、コマンド確立デバイス244は、データバス204から受信したモード要求MRに従ってモータモード及びオルタネータモードで選択的に動作するように設計される。
The
コマンド確立デバイス244は、ドライバ260に向けられ、図においてcmdで示されるコマンドを確立するように設計されており、これらのコマンドcmdは、その現在のモードに適合されている。より具体的には、モータモードでは、コマンド確立デバイス244は、回転電気機器104のシャフト端部で要求される目標トルクCからコマンドcmdを確立するように設計される。オルタネータモードでは、コマンド確立デバイス244は、電圧Eに対する目標電圧E*の関数としてコマンドcmdを確立するように設計される。目標トルクC及び目標電圧E*は、例えば、データバス204から受信される。
The
コマンド確立デバイス244はまた、モード要求MRをドライバ260に送信するように設計される。受信されたモード要求MRを送信されたモード要求MRと区別するために、送信されたモード要求MRはモード選択と呼ばれ、図においてMSと示される。
コマンド確立デバイス244はまた、INHIB_Lで示されるいわゆるソフトウェア抑制コマンドを受信する限り、受信された設定点(C、E*)とは無関係にスイッチ222、224の開放をもたらすように意図されたコマンドcmdをドライバ260に供給するように設計される。
The
マイクロコントローラ242はまた、測定値VBFT_CANが所定の閾値を下回った場合、ソフトウェア抑制コマンドINHIB_Lをコマンド確立デバイス244に供給するように設計された、測定値VBFT_CANを監視するための監視デバイス246を実現する。説明例において、この所定の閾値は8Vと11Vとの間にあり、例えば10.8Vである。
The
マイクロコントローラ242はまた、測定値VBFT_1が所定の閾値を下回った場合、ソフトウェア抑制コマンドINHIB_Lをコマンド確立デバイス244に供給するように設計された、測定値VBFT_1を監視するための監視デバイス248を実現する。説明例において、この所定の閾値は8Vと11Vとの間にあり、例えば10.8Vである。
The
マイクロコントローラ242はまた、測定値VBFT_2が所定の閾値を下回った場合、INHIB_Pで示されるいわゆる部分抑制コマンドをドライバ260に供給するように設計された、測定値VBFT_2を監視するための監視デバイス252を実現する。説明例において、この所定の閾値は8Vと11Vとの間にあり、例えば10.8Vである。
The
マイクロコントローラ242はまた、測定値VBAT1_1が所定の閾値を下回った場合、INHIB_Tで示されるいわゆる全体抑制コマンドをドライバ260に供給するように設計された、測定値VBAT1_1を監視するための監視デバイス254を実現する。説明例において、この所定の閾値は5Vと8Vとの間にあり、例えば5.5Vである。
The
マイクロコントローラ242はまた、測定値VBAT1_2が所定の閾値を下回った場合、ソフトウェア抑制コマンドINHIB_Lをコマンド確立デバイス244に供給するように設計された、測定値VBAT1_2を監視するための監視デバイス256を実現する。説明例において、この所定の閾値は5Vと8Vとの間にあり、例えば5.5Vである。
The
電圧VBFTの測定値に対する所定の閾値は、電圧VBAT1の測定値に対する所定の閾値よりも高いことが理解されるであろう。実際に、リチウムイオン電池は、ほんのわずかであっても、電圧不足の場合に、発火及び/又は有毒ガスの放出の危険性がある。一方、そのような危険性は鉛酸蓄電池では大いに緩和され、それによってより大きな不足電圧が許容され得る。 It will be appreciated that the predetermined threshold for measurements of voltage V BFT is higher than the predetermined threshold for measurements of voltage V BAT1 . In fact, lithium-ion batteries are at risk of igniting and/or releasing toxic gases in the event of even a slight undervoltage. On the other hand, such risks are greatly mitigated in lead-acid batteries, whereby larger undervoltages can be tolerated.
マイクロコントローラ242はまた、不注意起動検出デバイス258を実現する。不注意起動は、マイクロコントローラ242が故障した場合に、発生する危険性がある。この場合、故障したマイクロコントローラ242は、モータモードに切り替わり、受信したモード要求MRがオルタネータモード(自動車が停止されている)を使用することを示す間、モータモードへの切り替えを示すモード選択MSをドライバ260に送信する危険性がある。したがって、不注意起動検出デバイス258は、モード選択MSがモータモードを示すときを検出し、一方、モード要求MRがオルタネータモードを示すときを検出するように設計される。この場合、不注意起動検出デバイス258は、部分抑制コマンドINHIB_Pをドライバ260に送信するように設計される。
不注意起動検出デバイス258がマイクロコントローラ242によって送信されたモード選択MSを実際に受信することを確実にするために、不注意起動検出デバイス258は、ドライバ260に接続されたマイクロコントローラ242の出力ピンに接続されたマイクロコントローラ242の入力ピンを監視するように設計され、モード選択MSを提示する。
To ensure that the inadvertent
さらに、説明例において、マイクロコントローラ242は、機能レベル及び監視レベルと呼ばれる、少なくとも部分的に構造的に別個の2つの実行レベルを有する。デバイス244、246、248、254は、図2において陰影線によって示されるマイクロコントローラ242の機能レベルにおいて実現され、一方、デバイス252、256、258は、図2において陰影線がないことによって示されるマイクロコントローラ242の監視レベルにおいて実現される。構造的分離は、(同時に実現することができる)2つの機構を使用することができる。第1の機構によれば、処理ユニットは、2つのレベルにそれぞれ専用の2つの別個のコアを備える。したがって、マイクロコントローラ242は、各2つのレベルのデバイスが、そのレベルに関連するコアによって排他的に実行され、他のコアによっては実行されないように設計される。第2の機構によれば、メインメモリの2つの所定のメモリ範囲は、それぞれ2つのレベル専用である。したがって、マイクロコントローラ242は、各2つのレベルのデバイスが、そのレベルに関連するメモリ範囲を排他的に使用し、他のメモリ範囲を使用しないように設計される。
Further, in the illustrative example,
制御システム108はまた、マイクロコントローラ242を監視するための監視デバイス240(又は「ウォッチドッグ」)を備える。この監視デバイス240は、マイクロコントローラ242の故障が検出された場合に、全体抑制コマンドINHIB_Tをドライバ260に供給するように設計される。
次に、ドライバ260についてより詳細に説明する。説明例において、ドライバ260は、特定用途向け集積回路(又はASIC)によって少なくとも部分的に実現される。
Next,
ドライバ260は、コマンド管理デバイス262と、それぞれハイサイド264及びローサイド266である2つの増幅器とを備える。
コマンド管理デバイス262は、マイクロコントローラ242からコマンドcmdを受信し、コマンドcmdから2つの増幅器264、266にそれぞれ入力コマンド信号cmd*、/cmd*を供給するように設計される。入力コマンド信号cmd*、/cmd*は互いに実質的に相補的である。入力コマンド信号cmd*、/cmd*は、回転電気機器104が、マイクロコントローラ242が動作しているモードに従ってモータモード又はオルタネータモードで動作することができるように、スイッチ222、224に供給される出力コマンド信号CMD*、/CMD*をそれぞれ得るために、増幅器264、266によってそれぞれ増幅される。
コマンド管理デバイス262はまた、部分抑制コマンドINHIB_Pを受信するように設計され、部分抑制コマンドINHIB_Pが受信される限り、いわゆる劣化オルタネータモードで動作するようにも設計され、コマンド管理デバイス262は、それ自体で、すなわち、コマンドcmd及びマイクロコントローラ242から受信されるモード選択MSとは無関係に、増幅器264、266に供給される入力コマンド信号cmd*、/cmd*を確立するように設計される。入力コマンド信号cmd*、/cmd*は、回転電気機器104がオルタネータモードで動作することができるように、スイッチ222、224に供給される出力コマンド信号CMD*、/CMD*をそれぞれ得るために、増幅器264、266によって再び増幅される。
The
ドライバ260はまた、デバイス252、258のいずれか1つによって供給される部分抑制コマンドINHIB_Pを受信するようにデバイス252、258に接続された、部分抑制入力270を備える。この部分抑制入力270はまた、劣化オルタネータモードに切り替えるために、受信した各部分抑制コマンドINHIB_Pをコマンド管理デバイス262に供給するように、ドライバ260のコマンド管理デバイス262に接続される。
ドライバ260はまた、監視デバイス254、240のいずれかによって供給される全体抑制コマンドINHIB_Tを受信するように監視デバイス254、240に接続された、全体抑制入力268を備える。全体抑制コマンドINHIB_Tが全体抑制入力268で受信される限り、ドライバ260は、マイクロコントローラ242から受信されるコマンドcmdとは無関係に、スイッチ222、224を開いたままにする出力コマンド信号CMD*、/CMD*を供給するように設計される。この機能が実行される方法については、図3を参照して後述する。
The
制御システム108はまた、電圧VBAT1を受信するために、データバス204に接続され、直流電圧源206にも(例えば、入力232により)接続されるシステムベーシスチップ(又はSBC)238を備える。システムベーシスチップ238は、電圧VBAT1から、特にマイクロコントローラ242及びドライバ260のための1つ又は複数の電源電圧の供給、データバス204とマイクロコントローラ242との間のメッセージの送信、及びマイクロコントローラ242の監視を含むいくつかの機能を実行するように設計される。この最後の機能を実行するために、システムベーシスチップ238は監視デバイス240を備える。
電圧VBAT1は、ドライバ260及びマイクロコントローラ242に電力を供給するために使用されることが理解されるであろう。したがって、電圧VBAT1の不足電圧は、制御システム108にとって重大な故障である。そのため、監視デバイス254は、スイッチ222、224を常時開いたままにするように意図された全体抑制コマンドINHIB_Tを供給する。一方、電圧VBFTの不足電圧は(制御システム108のいずれの場合でも)それほど重大ではなく、それによって劣化オルタネータモードを維持することができる。デバイス252の抑制コマンドが、ドライバ260の部分抑制入力270に供給されるのはそのためである。
It will be appreciated that voltage V BAT1 is used to
次に、図3を参照して、全体抑制機能を実行する要素を説明する。 Next, with reference to FIG. 3, the elements that perform the global suppression function will be described.
図3に示されるように、ハイサイド増幅器264又はローサイド増幅器266は、それぞれ入力コマンド信号cmd*又は/cmd*を受信し、この入力コマンド信号cmd*又は/cmd*を増幅して、それぞれ出力コマンド信号CMD*又は/CMD*を得て、出力コマンド信号CMD*又は/CMD*をそれぞれハイサイドスイッチ222又はローサイドスイッチ224に印加して選択的に開閉するように設計される。
As shown in FIG. 3,
各増幅器264、266は、この増幅器264、266に向けた電源電圧を受信するように意図された2つの正(図3において+で示される)及び負(図3において-で示される)の電源端子を有する。負電源端子は、それぞれハイサイド増幅器222又はローサイド増幅器224の電流出力端子に接続される。
Each
ドライバ260はまた、それぞれの電源電圧を供給するために、増幅器264、266の正端子と負端子との間にそれぞれ接続された2つのブートストラップキャパシタ302、304を備える。
ドライバ260はまた、2つのブートストラップキャパシタ302、304を、電圧と、説明例における電圧VBAT1からそれぞれ充電する2つの充電デバイス306、308を備える。充電デバイス306は、例えば、チャージポンプを備える。充電デバイス306は、例えば、電圧VBAT1と、4つのスイッチ3111、3112、3113、3114を介したキャパシタ302に接続されたキャパシタ309を備える。充電デバイス306は、キャパシタ309を電圧VBAT1とブートストラップキャパシタ302とに交互に接続するように制御される。充電デバイス308は、例えば、電圧VBAT1からブートストラップキャパシタ304への電流の通過を可能にするダイオード313を備える。
The
ドライバ260はまた、ハイサイド増幅器264のための抑制デバイス310を備える。 抑制デバイス310は、全体抑制コマンドINHIB_Tを受信するために全体抑制入力268に接続され、全体抑制コマンドINHIB_Tの受信時に、受信された入力コマンド信号cmd*にかかわらず、出力コマンド信号CMD*が、ハイサイドスイッチ222の開放を引き起こすように、ハイサイド増幅器264の電源端子間の電源電圧を下げるように設計される。
説明例において、抑制デバイス310は、全体抑制コマンドINHIB_Tの受信時に、ハイサイド増幅器264の電源端子を短絡するように設計され、これにより、ブートストラップキャパシタ302を放電し、ハイサイド増幅器264の電源電圧を低下させる。 例えば、抑制デバイス310は、この電源電圧をキャンセルするように設計される。電源電圧の低下は、出力コマンド信号CMD*の低下をもたらし、それによって、この出力コマンド信号CMD*は、最大であっても、ハイサイドスイッチ222の閉鎖を引き起こすのに、もはや十分ではない。したがって、ハイサイドスイッチ222は開いたままである。
In the illustrative example, the
より具体的には、説明例において、抑制デバイス310は、正の電源端子に接続された電流入力端子と、負の電源端子に接続された電流出力端子と、コマンド端子とを有する制御可能な短絡スイッチを備える。さらに、ドライバ260は、全体抑制入力268と抑制デバイス310との間に接続されたレベルシフトデバイス312(又は「レベルシフタ」)を備える。制御可能な短絡スイッチは、例えば、絶縁ゲート電界効果トランジスタ(又は「金属酸化物半導体電界効果トランジスタ」又はMOSFET)である。
More specifically, in the illustrative example,
全体抑制入力268に印加される各全体抑制コマンドINHIB_Tは、電気接地GND2に対する電圧の形態である。レベルシフタ312は、この電圧を受信し、制御可能な短絡スイッチのコマンド端子とハイサイド増幅器264の負端子との間の電圧の形態で全体抑制コマンドINHIB_Tを供給するために、全体抑制コマンドINHIB_Tをシフトするように設計される。
Each global inhibit command INHIB_T applied to global inhibit
同様に、ローサイド増幅器266の抑制のために、ドライバ260は、抑制デバイス314及びレベルシフタ316を備える。
Similarly, for suppression of low-
上記によれば、スイッチ222、224の全体抑制機能は、増幅器264、266によって受信される入力コマンド信号cmd*、/cmd*とは無関係だと判断される。したがって、コマンド管理デバイス262が故障した場合でも、2つのスイッチ222、224を開くことが可能である。さらに、説明された解決策は、減少された数の部品を使用し、それはより単純であるので、抑制は迅速である。説明例において、全体抑制入力268への全体抑制コマンドINHIB_Tの印加と増幅器264、266の実際の抑制との間の時間は、500μs未満、例えば400μsである。ここで、故障の発生とスイッチ222、224の開放との間に一般に要求される遅延は、約1msである。したがって、抑制コマンドを実現するための400μsの遅延は、故障の検出のための600μsを残し、これは一般に十分である。
In accordance with the above, it is determined that the overall suppression function of switches 222,224 is independent of the input command signals cmd*, /cmd* received by amplifiers 264,266. Therefore, it is possible to open the two
本発明は、前述した実施形態に限定されるものではない。実際、当業者には、変更が可能であることが明らかであろう。 The invention is not limited to the embodiments described above. Indeed, it will be apparent to those skilled in the art that modifications are possible.
例えば、監視デバイス252、254のうちの少なくとも1つは、1つ又は複数の予め配線された部品(すなわち、コンピュータプログラムを実現しない)において、マイクロコントローラ242の外部に生成され得る。
For example, at least one of
さらに、一般に、各監視デバイス246、248、256は、モータモード及びオルタネータモードにおいてスイッチ222、224の開放を引き起こすために全体抑制入力268に接続されるか、又は、劣化オルタネータモードにドライバを切り替えるために部分抑制入力270に接続され得る。
Further, in general, each
さらに、使用される用語は、前述の実施形態の要素に限定されると理解されるべきではなく、反対に、当業者がその一般的な知識から推論することができるすべての均等の要素を包含すると理解されるべきである。 Moreover, the terminology used should not be understood to be limited to the elements of the above-described embodiments, but on the contrary encompass all equivalent elements that a person skilled in the art can infer from his general knowledge. It should be understood then.
Claims (9)
-出力コマンド信号(CMD*;/CMD*)を前記スイッチ(222;224)に供給するように設計されたドライバ(260)であって、前記ドライバ(260)は、受信されたコマンド(cmd)から前記出力コマンド信号(CMD*;/CMD*)を供給するようにも設計され、前記ドライバ(260)は、いわゆる全体抑制コマンド(INHIB_T)を受信するように意図された第1の入力(268)を備え、前記ドライバ(260)は、前記全体抑制コマンド(INHIB_T)が前記第1の入力(268)で受信される限り、前記出力コマンド信号(CMD*;/CMD*)が、受信された前記コマンド(cmd)とは無関係に前記スイッチ(222;224)を開いたままにするように設計されている、ドライバ(260)と、
第1の電圧(VBAT1)の測定値(VBAT1_1)を供給するように設計された第1のセンサ(234)と、
前記第1の電圧(VBAT1)の前記測定値(VBAT1_1)を監視するための第1の監視デバイス(254)であって、前記第1の電圧(VBAT1)の前記測定値(VBAT1_1)が所定の閾値を下回った場合、前記ドライバ(260)の前記第1の入力(268)に前記全体抑制コマンド(INHIB_T)を供給するように設計された第1の監視デバイス(254)と、
を備えており、
前記ドライバ(260)は、いわゆる部分抑制コマンド(INHIB_P)を受信するように意図された第2の入力(270)も備え、前記ドライバ(260)は、前記部分抑制コマンド(INHIB_P)が前記第2の入力(270)で受信される限り、受信された前記コマンド(cmd)とは無関係に、前記回転電気機器(104)がオルタネータモードで動作することができるように前記出力コマンド信号(CMD*;/CMD*)を確立するように設計され、
前記制御システムは、
前記第1の電圧(VBAT1)とは別の第2の電圧(VBFT)の測定値(VBFT_2)を供給するように設計された第2のセンサ(230)と、
前記第2の電圧(VBFT)の前記測定値(VBFT_2)を監視するための第2の監視デバイス(252)であって、前記第2の電圧(VBFT)の前記測定値(VBFT_2)が所定の閾値を下回った場合、前記部分抑制コマンド(INHIB_P)を前記ドライバ(260)の前記第2の入力(270)に供給するように設計された第2の監視デバイス(252)と、
を備えるとともに、
モード要求(MR)を受信するように設計されたマイクロコントローラ(242)も備えており、
前記マイクロコントローラ(242)は、
前記コマンド(cmd)を供給し、前記マイクロコントローラ(242)の出力ピンに前記モード要求(MR)を転送するように設計されたコマンド確立デバイス(244)と、
不注意起動検出デバイス(258)と、
を実現し、
前記ドライバ(260)は、前記転送されたモード要求(MS)を受信するために前記出力ピンに接続され、前記出力ピンは、前記転送されたモード要求(MS)を受信するために前記マイクロコントローラ(242)の入力ピンに接続され、前記不注意起動検出デバイス(258)は、前記入力ピンで受信された、前記転送されたモード要求(MS)がモータモードを示すときを検出し、一方、前記マイクロコントローラ(242)によって受信された前記モード要求(MR)がオルタネータモードを示すときを検出し、この場合、前記部分抑制コマンド(INHIB_P)又は前記全体抑制コマンド(INHIB_T)を前記ドライバ(260)に送信するように設計される、制御システム。 A control system for controlling switches (222; 224) of a voltage converter (106) intended to be connected to a rotating electrical machine (104), comprising:
- a driver (260) designed to supply output command signals (CMD*; /CMD*) to said switches (222; 224), said driver (260) receiving a command (cmd) The driver (260) is also designed to provide said output command signals (CMD*;/CMD*) from a first input (268 ), and said driver (260) is configured such that said output command signals (CMD*;/CMD*) are received as long as said global inhibition command (INHIB_T) is received at said first input (268). a driver (260) designed to keep said switches (222; 224) open independently of said command (cmd);
a first sensor (234) designed to provide a measurement ( VBAT1_1 ) of the first voltage ( VBAT1 );
A first monitoring device (254) for monitoring said measured value (V BAT1_1 ) of said first voltage (V BAT1 ), said measured value (V BAT1_1 ) of said first voltage (V BAT1 ) ) is below a predetermined threshold, a first monitoring device (254) designed to supply said global inhibit command (INHIB_T) to said first input (268) of said driver (260);
and
Said driver (260) also comprises a second input (270) intended to receive a so-called partial inhibition command (INHIB_P), said driver (260) being adapted to receive said partial inhibition command (INHIB_P) from said second so long as it is received at the input (270) of the output command signal (CMD*; /CMD*),
The control system is
a second sensor (230) designed to provide a measurement ( VBFT_2 ) of a second voltage ( VBFT ) distinct from said first voltage ( VBAT1 );
a second monitoring device (252) for monitoring said measured value ( VBFT_2 ) of said second voltage ( VBFT ), said measured value ( VBFT_2 ) of said second voltage ( VBFT ); ) is below a predetermined threshold, a second monitoring device (252) designed to supply said partial inhibition command (INHIB_P) to said second input (270) of said driver (260);
and
It also has a microcontroller (242) designed to receive Mode Requests (MR),
The microcontroller (242) includes:
a command establishment device (244) designed to supply said command (cmd) and to transfer said mode request (MR) to an output pin of said microcontroller (242);
an inadvertent activation detection device (258);
and
The driver (260) is connected to the output pin for receiving the forwarded mode request (MS), and the output pin is connected to the microcontroller for receiving the forwarded mode request (MS). (242), said inadvertent activation detection device (258) detects when said forwarded mode request (MS) received at said input pin indicates motor mode; detecting when the mode request (MR) received by the microcontroller (242) indicates an alternator mode, in which case the partial inhibit command (INHIB_P) or the total inhibit command (INHIB_T) is transmitted to the driver (260); A control system designed to transmit to
前記ドライバ(260)は、前記増幅器(264;266)を抑制するための抑制デバイス(310;314)も備えており、前記抑制デバイス(310;314)は、前記入力コマンド信号(cmd*;/cmd*)にかかわらず、前記出力コマンド信号(CMD*;/CMD*)が前記スイッチ(222;224)を開いたままにするように、前記全体抑制コマンド(INHIB_T)の受信時に、前記電源電圧を下げるように設計されている、請求項2に記載の制御システム。 said driver (260) is a command management device (262) designed to establish input command signals (cmd*;/cmd*) from said command (cmd) received from said microcontroller (242); amplifiers (264; 266) designed to amplify said input command signals (cmd*;/cmd*) to provide said output command signals (CMD*;/CMD*) to said switches (222; 224); and said amplifier (264; 266) has two positive and negative supply terminals intended to receive a supply voltage,
Said driver (260) also comprises a suppression device (310; 314) for suppressing said amplifier (264; 266), said suppression device (310; 314) receiving said input command signal (cmd*;/ cmd*), on receipt of the global inhibit command (INHIB_T), the power supply voltage is 3. The control system of claim 2, wherein the control system is designed to reduce
ハイサイドスイッチ(222)と、
ローサイドスイッチ(224)と、
前記ハイサイドスイッチ(222)及び前記ローサイドスイッチ(224)のうちの1つを制御するための、請求項1から5のいずれか一項に記載の制御システムと、
を備えており、
前記ハイサイドスイッチ(222)及び前記ローサイドスイッチ(224)は、回転電気機器(104)の相に接続されるように意図された中間点で互いに接続される、スイッチングアームシステム(220)。 A switching arm system (220) of a voltage converter (106), comprising:
a high side switch (222);
a low side switch (224);
A control system according to any preceding claim for controlling one of the high side switch (222) and the low side switch ( 224 );
and
A switching arm system (220) wherein said high side switch (222) and said low side switch (224) are connected to each other at a midpoint intended to be connected to a phase of the rotating electrical machine (104).
前記第1の電圧(VBAT1)を供給するように設計された第1の直流電圧源(206)と、
第2の直流電圧源(210)と、
前記第2の直流電圧源(210)に接続され、前記第2の電圧(VBFT)を電気部品(216)に供給するように設計されたバッテリヒューズ端子(214)と、
を備える電気設備(100)。 a control system according to any one of claims 1 to 5 ;
a first DC voltage source (206) designed to supply said first voltage (V BAT1 );
a second DC voltage source (210);
a battery fuse terminal (214) connected to said second DC voltage source (210) and designed to supply said second voltage (V BFT ) to an electrical component (216);
An electrical installation (100) comprising:
前記制御システムは、
回転電気機器(104)に接続されるように意図された電圧コンバータ(106)のスイッチ(222;224)を制御するための制御システムであって、
-出力コマンド信号(CMD*;/CMD*)を前記スイッチ(222;224)に供給するように設計されたドライバ(260)であって、前記ドライバ(260)は、受信されたコマンド(cmd)から前記出力コマンド信号(CMD*;/CMD*)を供給するようにも設計され、前記ドライバ(260)は、いわゆる全体抑制コマンド(INHIB_T)を受信するように意図された第1の入力(268)を備え、前記ドライバ(260)は、前記全体抑制コマンド(INHIB_T)が前記第1の入力(268)で受信される限り、前記出力コマンド信号(CMD*;/CMD*)が、受信された前記コマンド(cmd)とは無関係に前記スイッチ(222;224)を開いたままにするように設計されている、ドライバ(260)と、
第1の電圧(V BAT1 )の測定値(V BAT1_1 )を供給するように設計された第1のセンサ(234)と、
前記第1の電圧(V BAT1 )の前記測定値(V BAT1_1 )を監視するための第1の監視デバイス(254)であって、前記第1の電圧(V BAT1 )の前記測定値(V BAT1_1 )が所定の閾値を下回った場合、前記ドライバ(260)の前記第1の入力(268)に前記全体抑制コマンド(INHIB_T)を供給するように設計された第1の監視デバイス(254)と、
を備えており、
前記ドライバ(260)は、いわゆる部分抑制コマンド(INHIB_P)を受信するように意図された第2の入力(270)も備え、前記ドライバ(260)は、前記部分抑制コマンド(INHIB_P)が前記第2の入力(270)で受信される限り、受信された前記コマンド(cmd)とは無関係に、前記回転電気機器(104)がオルタネータモードで動作することができるように前記出力コマンド信号(CMD*;/CMD*)を確立するように設計され、
前記制御システムは、
前記第1の電圧(V BAT1 )とは別の第2の電圧(V BFT )の測定値(V BFT_2 )を供給するように設計された第2のセンサ(230)と、
前記第2の電圧(V BFT )の前記測定値(V BFT_2 )を監視するための第2の監視デバイス(252)であって、前記第2の電圧(V BFT )の前記測定値(V BFT_2 )が所定の閾値を下回った場合、前記部分抑制コマンド(INHIB_P)を前記ドライバ(260)の前記第2の入力(270)に供給するように設計された第2の監視デバイス(252)と、
を備えるとともに、
前記電気設備(100)は、
前記第1の電圧(V BAT1 )を供給するように設計された第1の直流電圧源(206)と、
第2の直流電圧源(210)と、
前記第2の直流電圧源(210)に接続され、前記第2の電圧(V BFT )を電気部品(216)に供給するように設計されたバッテリヒューズ端子(214)と、
前記第1の直流電圧源(206)に接続されたスタータ(208)と、
前記第1及び第2の直流電圧源(206、210)を互いに接続するように設計された制御可能なスイッチ(212)と、
をさらに備える電気設備(100)。 An electrical installation (100) comprising a control system, comprising:
The control system is
A control system for controlling switches (222; 224) of a voltage converter (106) intended to be connected to a rotating electrical machine (104), comprising:
- a driver (260) designed to supply output command signals (CMD*; /CMD*) to said switches (222; 224), said driver (260) receiving a command (cmd) The driver (260) is also designed to provide said output command signals (CMD*;/CMD*) from a first input (268 ), and said driver (260) is configured such that said output command signals (CMD*;/CMD*) are received as long as said global inhibition command (INHIB_T) is received at said first input (268). a driver (260) designed to keep said switches (222; 224) open independently of said command (cmd);
a first sensor (234) designed to provide a measurement (VBAT1_1 ) of the first voltage ( VBAT1 );
A first monitoring device (254) for monitoring said measured value ( V BAT1_1 ) of said first voltage (V BAT1 ), said measured value (V BAT1_1 ) of said first voltage (V BAT1 ) ) is below a predetermined threshold, a first monitoring device (254) designed to supply said global inhibit command (INHIB_T) to said first input (268) of said driver (260);
and
Said driver (260) also comprises a second input (270) intended to receive a so-called partial inhibition command (INHIB_P), said driver (260) being adapted to receive said partial inhibition command (INHIB_P) from said second so long as it is received at the input (270) of the output command signal (CMD*; /CMD*),
The control system is
a second sensor (230) designed to provide a measurement ( VBFT_2 ) of a second voltage ( VBFT ) distinct from said first voltage ( VBAT1 );
a second monitoring device (252) for monitoring said measured value ( VBFT_2 ) of said second voltage ( VBFT ), said measured value (VBFT_2) of said second voltage ( VBFT ); ) is below a predetermined threshold, a second monitoring device (252) designed to supply said partial inhibition command (INHIB_P) to said second input (270) of said driver (260);
and
The electrical equipment (100) comprises:
a first DC voltage source (206) designed to supply said first voltage (V BAT1 );
a second DC voltage source (210);
a battery fuse terminal (214 ) connected to said second DC voltage source (210) and designed to supply said second voltage (V BFT ) to an electrical component (216);
a starter (208) connected to the first DC voltage source (206);
a controllable switch (212) designed to connect said first and second DC voltage sources (206, 210) to each other;
An electrical installation (100) further comprising :
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